როგორ იმუშავებს LED?
როგორ მუშაობს LED?
LED-ის განმარტება
LED (Light Emitting Diode) არის სემიკონდუქტორული მოწყობილობა, რომელიც ხარისხით გამოირთვება ელექტროენერგიის შესაბამისად პროცესით, რომელსაც ექნება სახელი ელექტროლუმინესცენცია.
როგორ მუშაობს LED
როგორც ჩვეულებრივი დიოდი, LED დიოდი მუშაობს წინათ დახრილი როდეს. ამ შემთხვევაში, n-ტიპის სემიკონდუქტორი ძლიერდება მეტად ვიდრე p-ტიპის სემიკონდუქტორი, რითაც ქმნის p-n ჯაჭვს. როდესაც დიოდი წინათ დახრილია, პოტენციალური ბარიერი შემცირდება და ელექტრონები და ხახუნები შეერთდებიან დეპლექციის საფეხურზე (ან აქტიურ საფეხურზე), სინათს ან ფოტონებს გამოიტანს ყველა მიმართულებით. ტიპიური რისუნოკი ქვემოთ გვიჩვენებს სინათის გამოტანას ელექტრონ-ხახუნის წყვილების შეერთების შედეგად წინათ დახრილი რეჟიმში.
ფოტონების გამოტანა LED-ში ხსნის სოლიდების ენერგიული სახის თეორია, რომელიც აღნიშნავს, რომ სინათის გამოტანა დამოკიდებულია მასალის ბანდური ხარისხის დირექტულობაზე ან ინდირექტურობაზე. იმ სემიკონდუქტორულ მასალებს, რომლებსაც აქვთ დირექტული ბანდური ხარისხი, აქვთ ფოტონების გამოტანა. დირექტული ბანდური ხარისხის მასალაში, კონდუქციის ზონის ენერგიული დონის ქვედა ნაწილი დირექტულად მდებარეობს ვალენსის ზონის უზრუნველს დენის ზედა ნაწილის ზედამდე ენერგია-იმპულსი (ტენიანი ვექტორი 'k') დიაგრამაზე.
როდესაც ელექტრონები და ხახუნები შეერთდებიან, ენერგია E = hν დაესახება ენერგიული ხარისხის სხვაობა △ (eV)-ს სინათის ენერგიის ან ფოტონების ფორმაში, სადაც h არის პლანკის მუდმივა და ν არის სინათის სიხშირე.
დირექტული ბანდური ხარისხი
ინდირექტური ბანდური ხარისხის მასალები არ არიან რადიაციული, რადგან კონდუქციის ზონის ქვედა ნაწილი არ არის დასახელებული ვალენსის ზონის ზედა ნაწილთან, რაც უფრო მეტ ენერგიის ჩართვას ქმნის თბოდ. მაგალითად არიან Si, Ge და ა.შ.
ინდირექტური ბანდური ხარისხი
დირექტული ბანდური ხარისხის მასალის მაგალითია გალიუმ არსენიდი (GaAs), რომელიც არის კომპოზიტური სემიკონდუქტორი, რომელიც გამოიყენება LED-ებში. GaAs-ში დამატებული არის დოპანტური ატომები რათა გამოიტანოს მრავალფეროვანი ფერები. რამდენიმე მასალა, რომელიც გამოიყენება LED-ებში:
ალუმინიუმ გალიუმ არსენიდი (AlGaAs) – ინფრაწითეთი.
გალიუმ არსენიკ ფოსფიდი (GaAsP) – წითელი, ფორთოხალისი, ყვითელი.
ალუმინიუმ გალიუმ ფოსფიდი (AlGaP) – მწვანე.
ინდიუმ გალიუმ ნიტრიდი (InGaN) – ლურჯი, ლურჯი-მწვანე, ახლო ულტრაფიოლეთი.
ცინკის სელენიდი (ZnSe) – ლურჯი.
LED-ის ფიზიკური სტრუქტურა
LED არის სტრუქტურირებული ისე, რომ გამოტანილი სინათე არ დაიკარგოს მასალაში. ასე რომ, უზრუნველყოფილია, რომ ელექტრონ-ხახუნის შეერთება მოხდება ზედაპირზე.
ზემოთ ნაჩვენები რისუნოკი აჩვენებს რამდენიმე გზას LED-ის p-n ჯაჭვის სტრუქტურირებისთვის. p-ტიპის შრიფტი არის მცირე და გრძელდება n-ტიპის ქსელზე. მეტალური ელექტროდები, რომლებიც დაკავშირებულია p-n ჯაჭვის ორივე მხარეს, არის კავშირი გარე ელექტრო კავშირებისთვის. LED-ის p-n ჯაჭვი არის დაკავშირებული გარკვეული სახის დომის გარეშე, რომლის მიზანია სინათის უნიფორმული გამოტანა ყველა მიმართულებით და შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლობა შესაძლებლო......
